圖解TCP/IP協議(一)網絡基礎知識

一、計算機與網絡發展的7個階段

  1. 20世紀50年代——批處理(Batch Processing),是指事先將用戶程序和數據裝入卡帶或磁帶,並由計算機按照一定順序讀取,使用戶所要執行的這些程序和數據能夠一併批量得到處理。
  2. 20世紀60年代——分時系統(Time Sharing System),它是指多個終端與同一個計算機連接,允許多個用戶同時操作使用一臺計算機系統。
  3. 20世紀70年代——計算機之間通信時代,計算機性能飛速發展,體積也趨於小型化,價格也急劇下降。企業內部也開始引入計算機來處理事務,爲了提高工作效率,出現了計算機與計算機之間的通信技術。計算機與計算機之間由通信線路連接。
  4. 20世紀80年代——計算機網絡時代,一種能夠互連多種計算機的網絡技術,它能夠讓各式各樣的計算機互相連接,從大型的超級計算機或主機到小型的個人電腦。
  5. 20世紀90年代——互聯網普及,專注於信息處理的公司和大學已經可以做到爲每一位員工或研究員分配了一臺計算機,形成了一人一機的環境。
  6. 2000年,以互聯網爲中心的時代。

二、協議

  1. 協議是什麼?:協議就是計算機與計算機之間通過網絡實現通信時事先達成的一種約定。這種約定使那些由不同廠商的設備、不同的CPU以及不同的操作系統組成的計算機之間,只要遵循相同的協議就能實現通信。就彷彿兩個人說話約定好使用同一種語言一樣。
  2. 協議由誰規定?:ISO(
    International Standardization Organization國際標準化組織)制定了一個OSI(Open Systems Interconnection開放式通信系統互聯參考模型),但是TCP/IP協議是由IETF(Internet Engineering Task Force)所致力於推進其標準化作業的一種協議。
    這裏寫圖片描述

網絡的構成要素

  1. 網卡:任何一臺計算機連接網絡時,必須要使用網卡(NIC網絡接口卡,全稱爲Network Information Center),有時也被叫做網絡適配器、網卡、LAN卡。現在一般都是計算機內置網卡。
  2. 中繼器(Repeater):是OSI模型的第1層,物理層面上延長網絡的設備。有電纜傳過來的電信號或者光信號經由中繼器的波形調整和放大再傳給另一個電纜,中繼器兩端連接的是相同的通信媒介(有些中繼器也可完成不同通信媒介之間的轉接工作),有些中繼器可提供多個端口服務,被稱爲中繼集線器(Hub)或者集線器,每個端口都可稱爲一箇中繼器。這裏寫圖片描述
  3. 網橋(也叫2層交換機),用於連接一個網絡與另一個網絡,網橋是在OSI模型第二層——數據鏈路層面上連接2個網絡的設備;它可以識別數據鏈路層中的數據幀,並將數據幀臨時存儲於內存,再重新生成一個全新幀轉發給相連的另一個網段。這裏寫圖片描述
  4. 自學式網橋:自行判斷是否將數據報文發送給相鄰的網段的網橋(記住曾通過自己轉發的所有數據幀的MAC地址,並存儲到自己的內存表中)這裏寫圖片描述以太網等網絡中經常使用交換集線器(Hub),也屬於網橋的一種;交換集線器中連接電纜的端口都能提供類似網橋的功能。這裏寫圖片描述
  5. 路由器(3層交換機) :OSI模型第三層,網絡層面上連接2個網絡、並對分組報文進行轉發的設備,根據IP地址進行處理;TCP/IP中網絡層地址就成爲了IP地址, 路由器可以連接不同的數據鏈路,它還有分擔網絡負荷的作用(某些路由器具備一定的網絡安全功能)這裏寫圖片描述
  6. 4—7層交換機:4~7層交換機負責處理OSI模型中從傳輸層至應用層的數據;即以TCP等協議的傳輸層及其上面的應用層爲基礎,分析收發數據,並對其進行特定的處理。例如:帶寬控制、廣域網加速器、特殊應用訪問、防火牆等。這裏寫圖片描述
  7. 網關:OSI模型中負責將從傳輸層到應用層的數據進行轉換和轉發的設備;處理傳輸層及以上的數據, 網關不僅轉發數據還對其進行轉換,通常會使用一個表示層或應用層網關,在不能直接通信的協議間進行翻譯,最終實現通信。這裏寫圖片描述一個非常典型的例子就是互聯網郵件與手機郵件之間的轉換服務。手機郵件有可能會與互聯網郵件不兼容,這是由於他們在表示層和應用層中的“電子郵件協議”互相不同導致的。其實是互聯網與手機之間設置了一道網關。網關負責讀取完各種不同的協議後,對它們逐一進行合理的轉換,再將相應的數據轉發出去。這裏寫圖片描述此外,在使用www(World Wide Web,萬維網)時,爲了控制網絡流量以及處於安全考慮,有時會使用代理服務器,這種代理服務器也稱爲網關的一種,稱爲應用網關。這裏寫圖片描述各種設備及其對應網絡分層概覽這裏寫圖片描述

現代網絡實態

  1. 網絡整體的構成,大城市的道路交通網中,基本都分佈着高速公路。在計算機網絡中有類似告訴公路的部分,叫做“核心”或者”骨幹“。這是計算機網絡的中心。人們通常會選用告訴路由器相互連接使之快速傳輸大量數據。網絡中相當於高速公路入口的部分被稱作“邊緣網絡”,常用的設備有多功能路由器和3層交換機。這裏寫圖片描述
  2. 互聯網通信:人們在家裏或公司連接互聯網時,一般會使用互聯網接入服務。聯網之後,彙集到無線局域網路由器和最近交換機的通信會再次被連接到前面所提到的“接入層”。甚至還有可能通過邊緣網絡或主幹網實現與目標地址之間的連接。這裏寫圖片描述
  3. 移動通信:手機一開機,就會自動與距離最近的基站發生無線通信。基站上設有特定手機站天線,基地本身也相當於網絡的“接入層”。這裏寫圖片描述
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